Wskaźnik EP. Jak rozwiązania instalacyjne wpływają na wskaźnik energii pierwotnej budynku?

2019-03-29 15:13 na podstawie wystąpienia dr inż. Szymona Firląga z Politechniki Warszawskiej na konferencji budowlanej Muratora
Energia pierwotna
Autor: Getty Images Energia pierwotna to energia zawarta w pierwotnych nośnikach energii, która nie była poddana żadnym przemianom. Nośniki energii pierwotnej pochodzi bezpośrednio z natury

Wybór rozwiązań instalacyjnych ma decydujący wpływ na wartość wskaźnika EP. Spełnienie wymagania na energię pierwotną jest możliwe dzięki znacznemu pokryciu zapotrzebowania na energię z OZE przy jednoczesnym podwyższeniu standardu energetycznego budynku. Jak osiągnąć najniższy wskaźnik EP - analiza konkretnych przykładów.

Wpływ rozwiązań instalacyjnych na wskaźnik EP budynku. Rozwiązania instalacyjne, a nowe warunki techniczne obowiązujące od 2017, a następnie 2021 roku.

Metodyka obliczania wskaźnika EP - ogrzewanie

Wartość energii pierwotnej w największym stopniu zależy od współczynników nieodnawialnych nakładów energii (wi).

QP,H = wH ∙ QK,H + wel ∙ Eel,pom,H, kWh/rok)


gdzie,

w – współczynnik nakładu nieodnawialnej energii pierwotnej na wytworzenie i dostarczenie nośnika energii
końcowej do ocenianego budynku,
QK,H – roczne zapotrzebowanie na energię końcową przez system ogrzewania, kWh/rok,
Eel,pom,H – roczne zapotrzebowanie na energię elektryczną do napędu urządzeń pomocniczych systemu ogrzewania, kWh/rok.

Wskaźniki nakładu nieodnawialnej energii pierwotnej

Lp. Sposób zasilania budynku w energię Rodzaj nośnika energii lub energii wi
1. Miejscowe wytwarzanie energii w budynku olej opałowy 1,10
2. gaz ziemny
3. gaz płynny
4. węgiel kamienny
5. węgiel brunatny
6. Ciepło sieciowe z kogeneracji węgiel kamienny lub gaz  0,80
7. biomasa, biogaz 0,15
8. Ciepło sieciowe z ciepłowni lokalnej węgiel kamienny 1,30
9. gaz lub olej opałowy 1,20
10. Sieć elektroenergetyczna systemowa energia elektryczna 3,0
11. Lokalne odnawialne źródła energii energia słoneczna 0,00
12. energia wiatrowa
13. energia geotermalna
14. biomasa 0,20
15. biogaz 0,50
∗ w przypadku braku danych o wytwarzaniu ciepła w kogeneracji przyjmuje się wi = 1,2

Tabela pokazuje, że najmniej korzystna z punktu widzenia nieodnawialnej energii pierwotnej jest energia elektryczna (mało wydajny system z powodu dużych strat energii na produkcji i przesyle).

Wskaźnik EP - definicja

Wskaźnik EP jest to wynik uwzględnienia w końcowych obliczeniach nakładów nieodnawialnej energii pierwotnej poniesionych na dostarczenie do budynku poszczególnych nośników energii - gazu, oleju opałowego, energii elektrycznej, energii odnawialnych. Niski wynik świadczy o wyposażeniu obiektu w systemy chroniące środowisko naturalne i wykorzystujące odnawialne źródła energii, jak energię słoneczną, wiatrową, geotermię.

Jak osiągnąć niski wskaźnik EP?

Jeśli budynek ma osiągnąć niski wskaźnik EP, spełniający wymagania Warunków technicznych, to od razu nasuwa się odpowiedź, że w możliwie największym zakresie powinno się wykorzystać te źródła energii, które mają niewielki współczynnik nakładu energii. W przypadku budynków jednorodzinnych, które nie są podłączone do sieci ciepłowniczych będą to odnawialne źródła energii (OZE) - głównie słońce, wiatr. Jeżeli budynek jest podłączony do sieci ciepłowniczej (jak w przypadku większości budynków wielorodzinnych), to najkorzystniejszy wskaźnik EP otrzymamy w przypadku sieci wykorzystującej energię z kogeneracji.

Wskaźnik EP - analiza domu jednorodzinnego o powierzchni prawie 140 m²

Założenia

Analizowany projekt - Murator M133/M133L Optymalny. Budynek spełnia wymagania WT 2017 dotyczące izolacyjności cieplnej. Analizowano wpływ lokalizacji, obrotu i różnych źródeł ciepła. Dla każdego przypadku określono wartość wskaźnika EP.
Wariant bazowy: kocioł kondensacyjny gazowy, Warszawa, elewacja ogrodowa zwrócona na południe.
Analizowane źródła: kocioł na węgiel kamienny, kocioł na biomasę, pompa ciepła grunt/woda, pompa ciepła powietrze/woda, energia elektryczna wykorzystywana bezpośrednio.

projekt domu Murator M133/M133L Optymalny
Autor: Murator Projekt domu jednorodzinnego Murator M133/M133L Optymalny o powierzchni użytkowej 136,7 m2

Zakładamy, że najbardziej optymalnym rozwiązaniem pod względem wygody, ekologii i oszczędności jest wykorzystanie do centralnego ogrzewania gazowego kotła kondensacyjnego. Okazuje się, że dla tego projektu budynku usytuowanie na działce ma niewielki wpływ na wskaźnik EP. Wpływ na wskaźnik EP ma natomiast lokalizacja i związane z nią warunki klimatyczne. Warto mieć na względzie, że przy budowie czy termomodernizacji budynku nakłady poniesione na polepszenie standardu energetycznego będą większe w przypadku lokalizacji w zimniejszej strefie klimatycznej (np. w Suwałkach) niż na obszarze cieplejszym (np. w Świnoujściu), jak to pokazano na poniższym wykresie. 

Wskaźnik EP a lokalizacja budynku
Autor: Szymon Firląg Wskaźnik EP a lokalizacja budynku

Jeśli wziąć pod uwagę rodzaj rodzaj źródła ciepła dla różnych lokalizacji, to na wykresie widać, że wymagany wskaźnik EP spełniony jest tylko przy biomasie. Zaskakujące może być to w badaniu, że ekologiczna pompa ciepła nie daje dobrego wyniku. Dzieje się tak dlatego, że przy ogrzewaniu pompą ciepła pobierana jest energia elektryczna. 

wskaźnik EP a rodzaj instalacji grzewczej
Autor: Szymon Firląg Wskaźnik EP - warianty instalacji

Wskaźnik EP - optymalizacja projektu zgodnie z wymaganiami WT 2017

Przedmiot wymagań Jednostka WT 2017 WT 2017 + rekuperacja Izolacja + rekuperacja
Graniczne wartości współczynnika przenikania ciepła U dla przegród:
ściany zewnętrzne W/m²K 0,23 0,23 0,09
dach 0,18 0,18 0,09
stropy, podłoga na gruncie 0,30 0,30 0,10
okna i drzwi balkonowe 1,10 1,30 0,90
okna połaciowe 1,30 1,30 1,10
drzwi garażowe i balkonowe 1,50 1,50 1,1
szczelność powietrzna budynku n50 1/h 3,00 1,00 0,60
wentylacja - naturalna lub hybrydowa  mechaniczna z odzyskiem ciepła mechaniczna z odzyskiem ciepła
Graniczna sprawności
temperaturowa odzysku ciepła η
% brak  90 90
EK kWh/m²
rok
130,3 108,3 80,5
EP kWh/m²
rok
157,6 126,8 94,8

Wskaźnik EP i wykorzystanie PV

Wykorzystanie energii elektrycznej produkowanej przez PV do zasilania instalacji pompy ciepła lub ogrzewania i podgrzewania c.w.u. elektrycznie. Konieczność podłączenia do sieci i bilansowania rocznego. 

Instalacja EP, kWh/m²
rok
(Warszawa)
Wymagany
udział energii z
PV
Ilość
wyprodukowanej energii,
kWh/rok
Pompy ciepła grunt/woda 136,8 31% 2 200
Pompy ciepła powietrze/woda 166,2 43% 3 748
Ogrzewanie - c.w.u. elektryczne 329,4 71% 12 343

Wykorzystanie PV

Ilość wyprodukowanej
energii, kWh/rok
Wymagana moc
instalacji, kWp
Wymagana powierzchnia
dachu, m²
2 200 2,3 15
3 748 3,9 26
12 343 13,0 86

Wskaźnik EP a wymagania WT 2021

Jeśli w budynku źródłem ciepła będzie gazowy kozioł kondensacyjny, to największy udział w zapotrzebowaniu na energię pierwotną w bilansie całkowitym nie będzie miało ogrzewanie, a przygotowanie c.w.u. 

Wskaźnik EP a wymagania WT 2021
Autor: Szymon Firląg Wskaźnik EP a wymagania WT 2021
WT 2021
Autor: Szymon Firląg
Wskaźnik EP - WT 2021
Autor: Szymon Firląg Wskaźnik EP - WT 2021 - 2 warianty
Wskaźnik EP - WT 2021 - wariant 3 i 4
Autor: Szymon Firląg Wskaźnik EP - WT 2021 - wariant 3 i 4

Wskaźnik EP - wymagania optymalne

Pojawia się pytanie, jak powinny wyglądać wymagania optymalne dla budynku, jak projektować budynku, aby jednocześnie spełniały wymagania Warunków technicznych, aby były optymalne z punktu widzenia kosztów i ekologiczne. 
Poniżej przykład porównania czterech standardów oraz zestawienie kosztów (budowy i użytkowania) dla tych budynków. Z analizy wynika, że najbardziej optymalnym budynkiem jest ten w standardzie NF 40 - ma najlepsze parametry, jeżeli chodzi o koszty budowy i użytkowania.

Przedmiot wymagań Jednostka WT 2014 WT 2021 NF40 NF15
Graniczne wartości współczynnika przenikania ciepła U dla przegród:
ściany zewnętrzne W/m²K 0,25 0,20 0,15 0,10
dach 0,20 0,15 0,12 0,10
stropy, podłoga na gruncie 0,30 0,30 0,20 0,15
okna i drzwi balkonowe 1,30 0,90 1,00 0,80
okna połaciowe 1,50 1,10 1,00 0,80
drzwi garażowe i balkonowe 1,70 1,30 1,30 0,01
Graniczne wartości liniowych
współczynnika strat ciepła Ψ
mostków cieplnych
W/mK brak
(wymaganie na
fRsi≤0,72)
brak
(wymaganie na
fRsi≤0,72)
0,10
(0,30 dla płyt
balkonowych)
0,01
wentylacja - naturalna lub hybrydowa  naturalna lub hybrydowa mechaniczna z odzyskiem ciepła mechaniczna z odzyskiem ciepła
Graniczne sprawności
temperaturowa odzysku ciepła η
% brak  brak 85 90
Szczelność powietrzna
budynku n50
1/h 3,00 3,00 1,00 0,60
ogrzewanie gazem koszty
Autor: Szymon Firląg Wskaźnik EP - optymalizacja
gaz biomasa ekogroszek porównanie
Autor: Szymon Firląg Wskaźnik EP - porównanie źródeł ciepła
Ważne!

Praktyka pokazuje, że OZE jest niestety stosowane często na papierze – kotłownie gazowe są przerabiane na kotłownie biomasowe, będące w rzeczywistości kotłowniami węglowymi. Większa ilość kotłów węglowych przyczynia się do pogorszenia jakości powietrza w Polsce.

Wpływ rozwiązań instalacyjnych na wskaźnik EP budynku - pełna prezentacja WIDEO

Czy artykuł był przydatny?
Przykro nam, że artykuł nie spełnił twoich oczekiwań.
Czytaj więcej